《Food Chemistry: X》：Potential of tea polyphenols to ameliorate the quality of beef meatballs during frozen storage and its action mechanism
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为解决冻融循环导致的肉制品品质劣化问题，研究人员开展了茶多酚对冷冻牛肉丸品质影响及作用机制的研究。结果显示，茶多酚能促进形成更小更均匀的冰晶，减少解冻损失，改善质构，并通过氢键和疏水相互作用改变肌原纤维蛋白结构，从而提升肉制品在冻融过程中的品质稳定性。该研究为开发天然冷冻保护剂提供了新思路。
在全球化的食品供应链中，冷冻技术是延长肉制品保质期、保障食品安全的关键手段。然而，无论是在长途运输还是家庭储存中，反复的冻结与解冻过程——也就是“冻融循环”——却成为了一个隐形的“品质杀手”。在每次循环中，肌肉组织内形成的冰晶就像微小的破坏分子，反复挤压和穿刺细胞结构与蛋白质网络，导致汁液流失、口感变差、营养价值和风味下降等一系列令人头疼的问题。为了抑制这种劣化，传统上会使用磷酸盐、山梨醇等合成冷冻保护剂，但随着消费者对健康饮食的关注日益提高，这些合成添加剂的使用正面临越来越多的限制。于是，寻找天然、安全且高效的替代品，成为了食品科学领域一个迫切而重要的课题。来自植物王国、在茶叶中广泛存在的茶多酚，因其出色的抗氧化等生物活性而进入研究者的视野。过往研究证实，茶多酚能在冷藏条件下有效保护鱼肉、牦牛肉等产品的品质，但其在冻融循环这一更为严苛的低温条件下的表现和内在机理，却仍是一片探索尚少的领域。
为了回答茶多酚能否以及如何守护冷冻肉制品的品质，来自四川大学食品工程系抗氧化多酚团队的研究人员，以牛肉丸为模型，系统性地探究了不同添加量（0至0.30 g/kg）的茶多酚在五次冻融循环中对产品质量的影响及其背后的分子机制。该研究论文发表在国际期刊《Food Chemistry: X》上。研究者综合运用了质地剖面分析、低温核磁共振、冷冻温度曲线测定、微观结构观察、多光谱分析以及分子对接等关键技术方法，并结合从牛肉中提取的肌原纤维蛋白，深入剖析了茶多酚与蛋白质之间的相互作用。
3.1. 含有茶多酚的牛肉丸在冻融循环中的品质特性
研究发现，茶多酚能显著降低牛肉丸的解冻损失。经过五次冻融后，添加0.30 g/kg茶多酚的牛肉丸解冻损失率（11.17%）比未添加的对照组（17.62%）降低了36.62%。在质地方面，随着茶多酚浓度的增加（至0.24 g/kg），牛肉丸的硬度和咀嚼性呈现剂量依赖性增加，分别提高了21.13%和18.88%。这表明茶多酚有效改善了产品在反复冻融后的口感。
3.2. 含有茶多酚的牛肉丸在冷冻过程中的冰晶形成
通过分析冷冻温度曲线，研究人员发现，添加茶多酚缩短了牛肉丸在相变阶段和总的冷冻时间。微观结构图像进一步揭示，添加茶多酚（尤其是0.06至0.18 g/kg浓度）后，牛肉丸中的孔洞变得更小、更密集且分布更均匀。这些结果表明，茶多酚促进了更小、更均匀分布的冰晶的形成，这有助于减轻对肌肉组织和蛋白质结构的机械损伤。
3.3. 含有茶多酚的牛肉丸在冻融循环中的水分分布
利用低场核磁共振技术分析水分分布发现，茶多酚有效抑制了冻融循环中固定化水向自由水的转化。与空白组相比，茶多酚组的固定化水比例增加了7.43%，而自由水比例降低了7.42%。这意味着茶多酚增强了牛肉丸的持水能力，是其减少解冻损失的重要原因。
3.4. 含有茶多酚的牛肉丸中的分子间作用力
对牛肉浆中分子间作用力的测定显示，添加茶多酚后，离子键含量下降，而氢键和疏水相互作用增加。这为茶多酚与肌原纤维蛋白之间主要通过氢键和疏水相互作用结合提供了直接证据。
3.5. 肌原纤维蛋白与茶多酚的氨基酸基团
研究表明，茶多酚能显著降低肌原纤维蛋白中游离巯基和羰基的含量。游离巯基含量的减少可能与茶多酚的氧化产物与其发生共价结合有关；而羰基含量的降低则归因于茶多酚的抗氧化能力，抑制了蛋白质侧链氨基酸的氧化。
3.6. 肌原纤维蛋白与茶多酚的溶解度和表面疏水性
随着茶多酚浓度增加，肌原纤维蛋白的表面疏水性升高，而其溶解度下降。这暗示茶多酚可能导致蛋白质部分展开，暴露出内部的疏水基团，并可能促进蛋白质交联聚集。
3.7. 肌原纤维蛋白与茶多酚的三级和二级结构
荧光光谱分析表明，茶多酚使肌原纤维蛋白的荧光强度降低，表明其三级结构发生改变。傅里叶变换红外光谱分析显示，茶多酚的加入导致肌原纤维蛋白的二级结构发生转变：α-螺旋结构减少，而β-折叠和β-转角结构增加。这种结构变化与前述氢键和疏水相互作用的增强相一致。
3.8. 肌原纤维蛋白与茶多酚的分子对接
以表没食子儿茶素没食子酸酯作为茶多酚的代表成分进行分子对接模拟。结果显示，EGCG主要通过与肌球蛋白空腔内的Ser-325、Asn-243等氨基酸残基形成氢键和疏水相互作用而结合，从理论上验证了二者间的非共价相互作用模式。
综合以上所有研究结果可以得出结论：茶多酚能够作为一种有效的天然冷冻保护剂，改善牛肉丸在反复冻融过程中的品质。其作用机制主要在于：茶多酚通过与肌原纤维蛋白发生以氢键和疏水相互作用为主的分子结合，改变蛋白质的构象，使其部分展开并暴露出疏水中心。这种相互作用可能增强了蛋白质网络结构，并调控了肉制品中的水分分布，从而促进了更小、更均匀冰晶的形成，最终达到减少解冻损失、改善产品质构的效果。这项研究不仅为理解多酚-蛋白质相互作用在冷冻条件下的行为提供了新的科学见解，更重要的是，为开发基于天然成分的肉制品冷冻保护技术提供了坚实的数据支持和理论依据，具有推动食品工业向更清洁、更健康方向发展的潜在重要意义。当然，研究也指出，未来需要进一步探究茶多酚中不同儿茶素单体的具体贡献，以优化其在肉制品中的应用。
